一维有序纳米材料阵列的模板法合成及其光学性质研究

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1、一维有序纳米材料阵列的模板法合成及其光学性质研究(申请清华大学理学硕士学位论文)培养单位：物理系学科：物理学研究生：王传举指导教师：孙树清教授二○一七年六月TemplatesynthesisofonedimensionalnanorodarraysandtheiropticalpropertiesDissertationSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinPhysicsbyWangChuanjuDissertatio

2、nSupervisor:ProfessorSunShuqingJune,2017摘要摘要一维有序纳米材料阵列在光伏太阳能电池，生物大分子与环境污染监测，光学超材料领域有着广泛的应用。本论文工作与创新点包含以下几个方面。第一：提出了一种新的方法，利用超薄多孔氧化铝贴合在金与ITO导电玻璃上合成一维纳米线阵列，并且纳米线阵列与导电基底之间没有多余的粘结层。我们通过对金属膜与ITO导电玻璃和多孔氧化铝的亲水性修饰后，将多孔氧化铝膜转移到导电基底上，通过处理使导电基底与多孔氧化铝膜紧密结合，然后通过电化学沉积的方法直接在多孔氧化铝孔内合成一维纳米阵列。冷冻干燥处理除去多余的水分

3、避免纳米棒的团聚。这种合成一维纳米阵列的方法避免了文献中所述的昂贵的等离子刻蚀法，提供了一个简单而有效的合成途径，可以为以后的广泛应用奠定基础。第二：我们通过调节多孔氧化铝的形貌得到了不同结构多孔氧化铝。例如，锥形结构，铅笔型形状与倒锥形形状结构多孔氧化铝。按照前一节提出的合成一维纳米阵列的方法，我们可以利用这些结构多孔氧化铝合成不同形貌特征的纳米线阵列。这些纳米线阵列因为其独特的形貌特征可能对纳米线的光学性质如光吸收产生重要影响，从而在光电器件领域有重要的应用。第三：我们首先改变电解与腐蚀条件得到不同形貌结构的多孔氧化铝如多孔氧化铝表面、氧化铝纳米线与铝基地表面的凹槽

4、结构。在其表面利用磁控溅射蒸镀上一层金属作为表面增强拉曼检测的基底，利用这个拉曼检测基底我们可以检测荧光标志物分子，得到了很好的检测效果。我们在实验中比较了几种不同结构的多孔氧化铝基底对拉曼检测效果的影响。关键词：表面修饰；多孔氧化铝；导电基底；电弧学沉积；纳米线阵列；拉曼增强检测摘要AbstractArraysoforderednanorodareofspecialinterestinmanyfields,suchasphotovoltaicsolarcell,detectionofbiomacromoleculeandenvironmentalpollution,o

5、pticalmetamaterials.Inthisarticle,wehavefinishedthefollowingwork.Firstly,wereportthefabricationofhighlyorderedandverticallystandingnanorodarraysofbothmetalandsemiconductoronAufilmandITOglasssubstratewithoutadditionallayering.Inthisapproach,followingsimplehydrophilictreatmentofanodicalumi

6、numoxide(AAO)membraneandconductingsubstrates,theAAOmembranewastransferredontothemodifiedsubstrateswithexcellentadhesion.Subsequently,nanorodarraysofvariousmaterialswereelectrodepositedontheconductingsubstratesdirectly.Freezedryingwasusedtoavoidthecollapsingofnanorodarrays.Thismethodavoid

7、sanyexpensiveandtediouslithographicandionmillingprocess,providesasimpleyetrobustroutetothefabricationofarraysof1Dmaterialswithhighaspectratioonconductingsubstrates,whichshallpavethewayformanypracticalapplicationsinarangeoffields.Secondly，wecanadjusttheshapeofAAOtemplateto